作者:胖胖的小橘
不管他在紙上寫得多漂亮,預言曲線畫得多精確,這些東西在沒有實驗資料驗證之前,就只是一個假說。
一個很漂亮的、自洽的、和已有觀測吻合的假說,但依然是假說。
要把假說變成結論,得靠實驗。
中性流測量。
三種味道一起數。
這個方向他已經想清楚了。
問題是:拿什麼來數?
他把椅子轉過來,面對一面空白的牆壁,物理感知(基礎版)此時開始咿D。
一條條可行方案在他腦中開始出現……
“中性流反應需要一個合適的靶核,靶核被中微子打中以後,走中性流通道,必須釋放出一種容易被探測到的訊號。”
什麼樣的靶核最合適?
要求有三條。
第一,結合能要低,否則太陽中微子的能量打不碎它。
第二,打碎以後釋放的訊號要明確、可探測。
第三,中性流截面對三種味道完全相同。
“氘核!”
物理感知(基礎班)讓李東找到了最正確的那一條方案。
氘核是一個質子加一箇中子,是最簡單的複合核,結合能只有2.2 MeV。
太陽硼八中微子的能量在5到15 MeV之間,遠超過這個閾值,所以完全拆得動。
中微子通過中性流把氘核拆成一個質子和一箇中子,釋放出的自由中子在介質中擴散一段時間以後被另一個氘核俘獲,俘獲瞬間釋放6.25 MeV的伽馬射線。
探測這個伽馬射線,就等於數到了一箇中性流事件。
而且……這個反應的截面對三種味道的中微子完全一致。
靶核有了,靶核以什麼形式存在呢?
重水。
氘代替了普通氫的水,D2O。
它既是靶,提供氘核,又是探測介質,切倫科夫輻射在水裡傳播效率很高。
一舉兩得。
“不過……好像有點費錢呀……”
李東嘆了口氣,他就是花錢的命呀,哎。
要知道太陽中微子的反應截面極小,要在合理的時間內積累足夠的事件數,探測器的靶質量至少要到千噸級別。
一千噸重水!這可不便宜,重水每公斤的價格是普通水的幾千倍,主要是用在特定型號的核反應堆裡的。
一千噸的量級就意味著億級別的資金,而且還涉及核材料管控。
而且探測器必須放在地下。
太陽中微子能到地面的本來就少,如果宇宙射線的本底把訊號淹沒了就什麼都看不見。
所以探測器埋得越深,宇宙射線衰減得越多,本底就越乾淨。
……
川省LSYZ治州,雅礱江畔。
迤辽綑M亙在兩座水電站之間,一條近十八公里長的交通隧道從山腹穿過。
隧道在半山腰的位置有一條岔路,拐進去以後再走幾百米,是一扇厚重的金屬門。
門後面就是華夏迤恋叵聦嶒炇摇�
頭頂是兩千四百米厚的大理岩。
在這個深度上,來自太空的宇宙射線會被岩層層層過濾,通量只剩地表的一億分之一。
因此沒有比這裡更安靜的地方了。
對於粒子物理學家來說,安靜不是指聽不到聲音,而是指探測器看不到不想看的東西。
宇宙射線穿過探測器會產生和訊號長得一模一樣的假事件,在地表做暗物質探測就像在演唱會現場聽針掉地上的聲音。
而迤恋膬汕陌倜籽沂瑫蜒莩獣穆曇絷P在了門外。
這座實驗室2010年建成投入使用,是華夏第一個極深地下實驗設施,也是目前全世界覆蓋最深的地下實驗室。
和其他由礦井改建的實驗室不同,迤烈烙毸娬镜慕煌ㄋ淼溃嚳梢灾苯娱_進去,裝置咻敽腿藛T通勤比坐礦井電梯方便得多。
嶽遷今天一早就從西昌開了兩個多小時的車進來了。
他是水木大學工程物理系的教授,也是迤恋叵聦嶒炇野滴镔|直接探測實驗CDEX的負責人。
他常年穿衝鋒衣,因為實驗室裡溫度恆定在二十度左右,穿西裝的人會被當成來參觀的領導。
CDEX用的是高純鍺探測器。
原理不復雜:一塊高純度的鍺晶體放在極低本底的環境裡,如果有暗物質粒子和鍺原子核發生碰撞,原子核會反衝,反衝產生的電離訊號被探測器記錄下來。
當然這個訊號是非常微弱的,能量只有幾個keV甚至更低。
嶽遷此時正聽著他自己博士生蘇明哲的彙報。
“嶽老師,500 eV以上的資料沒問題,脈衝甄別乾乾淨淨。”
“但一旦降到500以下,您自己看。”
蘇明哲把螢幕上的圖表放大。
“這是體事件的脈衝上升時間分佈,500 eV以上,兩者分得很開,甄別效率在百分之九十九以上,但到了500以下,兩條分佈就開始重疊了,到300 eV的時候,基本上就糊在一起了。”
所謂體事件,是訊號確實發生在鍺晶體內部的事件,可能來自暗物質粒子的碰撞,是他們真正想看的東西。
嶽遷盯著螢幕上那兩條逐漸重疊的分佈曲線,沉默了很久。
“你試過用上升時間以外的引數嗎?”
蘇明哲點了點頭。
“試了,我把脈衝的衰減段也加進去做聯合判別,能稍微好一點,但改善有限。”
“主要是低能段的脈衝取樣點太少,什麼特徵到了那個尺度上都會被統計漲落吃掉。”
“換個思路。”嶽遷站起來,走到白板前面,拿起一支馬克筆,“你之前一直是在時域裡做甄別,有沒有想過,把脈衝做一次傅立葉變換,到頻域裡去看?”
蘇明哲愣了一下。
“體事件和表面事件的電荷漂移路徑不同,反映在頻域上,高頻成分的比例應該有差異。”
嶽遷在白板上畫了兩條示意曲線。
“這個差異在時域上被噪聲蓋住了,但在頻域上有可能更顯著,因為你把能量集中到了特定的頻率區間上。”
蘇明哲想了幾秒鐘,眼睛亮了。
“我今晚試一下。”
“去吧。”
蘇明哲轉身就走向了資料分析室。
嶽遷看著蘇明哲離開後,就把馬克筆放回了白板架上。
160 eV。
如果這條路走通了,CDEX的探測靈敏度能往下推一整個量級。
那片從來沒有人觸及過的輕質量暗物質區域,就可能第一次有人看見裡面到底有什麼東西了。
想到這裡,他笑了一下。
在粒子物理裡,沒有人知道暗物質到底藏在哪個角落。
也許在他們拼命往下推閾值的路上,最先碰到的不是暗物質本身,而是別的什麼意想不到的東西。
但不管碰到什麼,先得推下去再說。
他回到了地面,準備回辦公室給自己倒杯茶,這時褲兜裡的手機忽然響了。
他楞了一下,要知道這個時間點一般是不會有人打他手機的,因為兩千四百米的岩石會把訊號擋得死死的。
沒想到這才剛到地面就有電話,他掏出來看了一眼,是一個陌生號碼。
“喂?”
“你好,嶽教授。”對面的聲音年輕,“我是李東。”
第448章 參觀參觀
“嶽教授您好,我是李東。”
嶽遷聽見對方的聲音,走向辦公室的腳步停了下來。
要知道,現在李東這個名字,放在國內學術圈裡那就是一章名片,名片的後面跟了一長串的字尾。
最年輕菲爾茲獎得主、朗蘭茲綱領函子性方向、李氏定理……這些東西隨便一個就足夠讓尋常的教授羨慕一輩子了。
但嶽遷此時卻不是敬仰,反而生出了一點點警覺。
搞理論的大牛,給搞實驗的人打電話,十有八九不是來聊天的。
“李教授,”嶽遷禮貌的問道,“您好您好,有什麼事?”
“是這樣,我想去迤恋叵聦嶒炇覅⒂^一下,不知道方不方便?”
參觀……
嶽遷眉頭皺了皺。
在深地實驗室這個圈子裡,參觀的意思其實就是:“我先考察考察,然後我有個實驗想在你這兒做”。
過去這些年,他見過太多了。
迤恋叵聦嶒炇也皇鞘颤N人都能進的。
十八公里長的交通隧道穿過迤辽剑B線著兩座水電站。
頭頂兩千四百米的大理石層,把地表的宇宙射線壓到只剩一億分之一,這個數字意味著,在地球上幾乎找不到比這兒更安靜的地方了。
CDEX的高純鍺探測器就靠這份安靜來捕捉暗物質粒子經過時那微乎其微的訊號,哪怕一丁點外來的干擾,都可能把幾個月的資料毀於一旦。
所以整個實驗區對潔淨度和放射性本底的控制是相當的嚴格的,氡本底要壓到毫貝克勒爾量級,進出人員和裝置都有嚴格的管控流程。
想到這裡嶽遷就更煩躁了……
因為前年有個團隊,帶了一批探測器部件進來安裝除錯,結果材料放射性本底嚴重超標,直接汙染了相鄰實驗區的潔淨環境,CDEX的高純鍺探測器靈敏度資料整整漂了三個禮拜才恢復正常。
蘇明哲那孩子當時正在調頻域脈衝甄別的閾值,三個禮拜的資料全作廢了,氣得他好幾天都沒說話。
而且那個組後來探測器沒跑出預期結果,回去發了篇文章,結論部分含含糊糊暗示是實驗室的本底水平不夠理想。
嶽遷看完那篇文章,氣的把杯子都摔碎了。
所以現在但凡有人說想來參觀,嶽遷的第一反應就是:你到底要幹什麼?要佔多大地方?要用多長時間?最關鍵的是……你的東西會不會把我的環境搞砸咯?
不過嶽遷心裡雖然有些不願意,但是畢竟提要求的是李東,他也不好直接拒絕,於是說道。
“方便倒是方便,不過李教授,咱們實驗室不太一樣,不是那種對外開放的科普場館,進來需要走水木這邊的審批流程,安全培訓、保密協議這些手續也得辦……您要是確定想來的話……”
“沒問題,我走流程。”李東回答得很乾脆。
“那行,您先聯絡水木工程物理系這邊的行政辦公室,他們會安排後續的事情,具體流程我讓我的學生髮給您。”
“好,謝謝嶽教授。”
“不客氣。”
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